Question

【題目】以含鉛廢料(主要含Pb、PbO、PbO2、PbSO4)和稀H2SO4為原料制備高純Pb、PbO等，實(shí)現(xiàn)鉛的再生利用。其主要流程如下：

(1)“酸溶”時(shí)，在Fe2+催化下，Pb和PbO2反應(yīng)生成PbSO4，生成1mol PbSO4，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量是________mol。Fe2+催化過(guò)程可表示為：

①2Fe2++PbO2+4H++SO42-=2Fe3++PbSO4+2H2O

②______________________。(用離子方程式表示反應(yīng)②)

(2)寫(xiě)出脫硫過(guò)程發(fā)生主要反應(yīng)的化學(xué)方程式：_______________________________。

(3)已知：①PbO溶解在NaOH溶液中，存在平衡：PbO(s)+NaOH(aq)==NaHPbO2(aq)，其溶解度曲線(xiàn)如右圖所示。

②粗品PbO中所含雜質(zhì)不溶于NaOH溶液。結(jié)合上述信息，完成由粗品PbO得到高純PbO的操作：將粗品PbO溶解在一定量______(填“35％”或“10％”)的NaOH溶液中，加熱至110℃，充分溶解后，_________(填“趁熱過(guò)濾”或“蒸發(fā)濃縮”)，將濾液冷卻結(jié)晶，過(guò)濾、洗滌并干燥得到高純PbO固體。

(4)將PbO粗品溶解在HC1和NaC1的混合溶液中，得到含Na2PbC14的電解液，電解Na2PbC14溶液，生成Pb，如右圖所示。

①陰極的電極反應(yīng)式是__________________________。

②電解一段時(shí)間后，Na2PbC14濃度極大下降，為了恢復(fù)其濃度且實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的循環(huán)利用，陰極區(qū)采取的方法是________________________。

Answer 1

【答案】 2 2Fe3++Pb+SO42-=PbSO4+2Fe2+ PbSO4+2NaOHPbO+Na2SO4+H2O 35% 趁熱過(guò)濾 PbCl42-+2e-=Pb+4Cl- 繼續(xù)向陰極區(qū)加PbO粗品

【解析】以廢舊鉛酸電池中的含鉛廢料(Pb、PbO、PbO2、PbSO4及炭黑等)和H2SO4為原料，制備高純PbO，含鉛廢料加入硫酸亞鐵、稀硫酸加熱反應(yīng)過(guò)濾得到PbSO4粗品，加入10%的氫氧化鈉溶液加熱反應(yīng)，冷卻過(guò)濾得到PbO粗品，粗PbO溶解在35%NaOH溶液中配成高溫下的飽和溶液，冷卻結(jié)晶、過(guò)濾得PbO。

(1)“酸溶”時(shí)，在Fe2+催化下，Pb、PbO2和H2SO4反應(yīng)生成PbSO4和水，化學(xué)方程式為：Pb+PbO2+2H2SO4═2PbSO4+2H2O，根據(jù)方程式可知，生成1mol PbSO4，轉(zhuǎn)移2mol電子，故答案為：2；

②催化劑通過(guò)參加反應(yīng)，改變反應(yīng)歷程，降低反應(yīng)的活化能，加快化學(xué)反應(yīng)速率，而本身的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)反應(yīng)前后保持不變，根據(jù)題給信息知反應(yīng)①中Fe2+被PbO2氧化為Fe3+，則反應(yīng)ii中Fe3+被Pb還原為Fe2+，離子方程式為：2Fe3++Pb+SO42-═PbSO4+2Fe2+，故答案為：2Fe3++Pb+SO42-═PbSO4+2Fe2+；

(2) 根據(jù)上述分析，脫硫過(guò)程中發(fā)生的反應(yīng)為PbSO4+2NaOH=PbO+Na2SO4+H2O，故答案為：PbSO4+2NaOH=PbO+Na2SO4+H2O；

(3) ②根據(jù)PbO的溶解度曲線(xiàn)，提純粗Pb的方法為將粗PbO溶解在NaOH溶液中，結(jié)合溶解度曲線(xiàn)特點(diǎn)可知濃度高的NaOH溶液和較高的溫度，PbO的溶解度高，因此加熱至較高溫度，充分溶解，然后再高溫下趁熱過(guò)濾除去雜質(zhì)，后冷卻后PbO又析出結(jié)晶，再次過(guò)濾可得到PbO固體，故答案為：35% ；趁熱過(guò)濾；

(4)①陰極發(fā)生還原反應(yīng)，Na2PbC14得到電子生成Pb，電極反應(yīng)式為PbCl42-+2e-=Pb+4Cl-，故答案為：PbCl42-+2e-=Pb+4Cl-；

②陰極發(fā)生還原反應(yīng)，Na2PbC14得到電子生成Pb，電極反應(yīng)式為PbCl42-+2e-=Pb+4Cl-，陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，溶液中的H2O放電生成氧氣和氫離子，電極方程式為2H2O-4e--= O2+4H+，電解一段時(shí)間后，Na2PbC14濃度極大下降，為了恢復(fù)其濃度且實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的循環(huán)利用，根據(jù)少什么加什么，溶液中減少了Pb和O，應(yīng)該在陰極區(qū)加PbO粗品，溶解在HC1和NaC1的混合溶液中，得到含Na2PbC14的電解液，故答案為：繼續(xù)向陰極區(qū)加PbO粗品。